SIRT3 at the crossroads of ferroptosis: Multidimensional regulation of the mitochondrial deacetylase Sirtuin 3 (SIRT3) on ferroptosis

SIRT3 锡尔图因 细胞生物学 线粒体 生物 乙酰化 调节器 柠檬酸循环 内质网 线粒体生物发生 焊剂(冶金) 神经退行性变 生物化学 自噬 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 化学 生物发生 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 程序性细胞死亡 信号转导 蛋白质稳态 调解人 转录因子 NAD+激酶 SIRT2 线粒体膜转运蛋白 氧化磷酸化 细胞器生物发生 未折叠蛋白反应
作者
Yixuan Chen,Qinyun Shi,Xiyu Wang,Xiangyun Wei,Rong Cai
出处
期刊:
标识
DOI:10.70401/fos.2026.0026
摘要

Ferroptosis, a regulated cell death modality, driven by iron-dependent lipid peroxidation, is intrinsically coupled with mitochondrial metabolic turbulence and redox dysregulation. While the mitochondrial sirtuin Sirtuin 3 (SIRT3) is canonically viewed as a master regulator of energy homeostasis, its defensive repertoire against ferroptosis extends far beyond the simplistic activation of antioxidant enzymes. In this review, we synthesize emerging evidence to construct an integrated “metabolic-structural” defense model orchestrated by SIRT3. We first delineate how SIRT3 functions as a metabolic rheostat, rewiring tricarboxylic acid (TCA) cycle flux via the deacetylation of isocitrate dehydrogenase 2 (IDH2) to sustain the nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH)/glutathione (GSH) reservoir. Breaking away from the classical enzymatic paradigm, we highlight a novel non-enzymatic substrate regulatory mechanism where SIRT3 stabilizes the glutamate transporter SLC25A22 through specific deacetylation-ubiquitination crosstalk, thereby limiting ferroptotic susceptibility. Furthermore, we expand the SIRT3 signaling landscape by proposing a “SIRT3-nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) deacetylation axis” that bridges mitochondrial stress signals to nuclear transcriptional defense, and by detailing its control over iron entry via the iron regulatory protein 1 (IRP1)-transferrin receptor 1 (TfR1) pathway. At the organelle level, we examine how SIRT3 remodels mitochondrial dynamics, upregulating optic atrophy-associated protein 1 (OPA1) while suppressing dynamin-related protein 1 (DRP1), to construct a “fusion network barrier” that dilutes ROS toxicity. We also posit a critical hypothesis: SIRT3 safeguards the integrity of mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes, preventing structural decoupling and calcium overload that triggers ferroptotic sensitization. Finally, we reconcile the context-dependent duality of SIRT3 in cancer and degenerative diseases, outlining future therapeutic strategies that leverage these multidimensional vulnerabilities.
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